风电制氢,会不会成为下一个风口?

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  一方面可以解决风电的本地消纳,一方面可以发展氢能产业,风电制氢发展正当时。

  日前有报道称,由河北建投新能源有限公司投资,与德国McPhy、Encon等公司进行技术合作、投资总额20.3亿元的风电制氢项目正在加速建设,目前,一期200兆瓦风电场项目已并网发电。

  项目引进德国风电制氢先进技术及设备,计划在河北省沽源县新建200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统。根据项目负责人的消息,项目建成后,可形成年制氢1752万标准立方米的生产能力。

  该项目依照河北省总体氢能产业规划进行建设,一部分氢气用于工业生产,降低工业制氢产业中煤炭、天然气等能源消耗量;另一部分将在氢能源动力汽车产业具备发展条件时,用于建设配套加氢站网络,支持河北省清洁能源动力汽车产业发展。


  什么是风电制氢?

  首先我们来谈一谈“氢”。氢,不仅仅是清洁的燃料和能源,还是重要的化工合成原料(比如氨、盐酸、硬化油、合成甲醇等),而氢并不是一次能源,需要利用其它的能源转化生产。

  制氢主要方法有两类,一是通过化石能源(比如天然气、原油或煤炭等原料),与水蒸气在高温下经蒸汽转化法、部分氧化法、煤气化法等工艺生成;二是利用电解水生产氢,传统的化石能源制氢方法带来了大量的二氧化碳排放,并不能真正地达到清洁,电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一,国内电解水制氢的能效在72%~82%。

  风电制氢,就是将风力发出的电直接通过水电解制氢设备将电能转化为氢气。具体的过程是这样的:风力发电—电解水—制氢制氧—氢气能源—发电、制热、炊事、取暖、交通工具使用等。

  利用大规模的风电进行电解水制氢,不仅可以减少化石能源消耗,降低污染物排放,提升电网消纳能力,也可以实现风电与煤化工、石油化工的多联产。如果能利用弃风来制氢则是更理想的状态,弃风电量本来就是丢掉的,成本为零。

  风电制氢将提高风能的利用率。根据专业人士的解释,风力发电机发出的风电只需进行简单的变压、整流处理,将电压通过变压器调整到所需电压、将交流电整流为直流电即可制氢。如果采用风电制氢的模式,风电场就不用建设并网设备,风电机组会大大简化,风能的利用率也可得到有效提高。

  而且,风电制氢将带来环境效益。以千万千瓦级风电场为例,1小时产生1000万千瓦时的电,按5千瓦时电能产生1立方米氢气计算,则可以生产200万立方米氢气,相当于24000吨优质煤炭热值的能量。

  风电制氢并不是那么简单

  首先,成本高,每生产1立方米氢气的成本来看,煤制氢成本不足1元,而每生产1立方米氢气需要消耗电5.1-5.2千瓦时,虽然可以利用低谷电等价格相对较低的电力,即便按弃风发电价格每千瓦时0.25元计算,风电制氢仅电的成本就为1.25元,没有竞争优势。

  其次,运输成本高,根据《中国能源杂志》2015年的一篇报道,华北地区一制氢厂,电解水制成的高纯氢,批量售价为8元/立方米左右(含运费,即利用槽车送货上门),批量自提货价格为3-3.5元/立方米,瓶装的高纯氢售价(含运费)则高达150元/瓶,折合30元/立方米。运输成本对氢气价格影响很大。

  再次,风电难以直接用来制氢,需求氢气的石化企业大都在沿海,而风电机组都建设在内陆,风电还需借助火电的电网运输。

  最后,风电直接并网很尴尬,风电并网时为了避免电网的大幅度波动,需要建造比风电场总容量大2-3倍的“调压控制电站”(常规能源的电站了)来解决风力发电不稳定的问题。这样一来,调控电站加大了常规能源的使用,好像有些违背初衷了。

  如今,河北省沽源县新建200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统同时建设,风电直接用于制氢、制成的氢气直接应用于当地的氢能产业规划,看起来一举多得。

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